可多次编程器件、半导体器件的制作方法技术

一种可多次编程器件、包含所述可多次编程器件的半导体器件的制作方法，所述可多次编程器件包括：熔丝和反熔丝，所述熔丝和反熔丝并联。并联的熔丝和反熔丝构成的可多次编程器件，在加电压的情况下会经历从低阻到高阻再到低阻的状态变化，具有提供一种可多次编程的能力供电路设计人员根据需要选择应用。

【技术实现步骤摘要】
可多次编程器件、半导体器件的制作方法
本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种可多次编程器件和包含所述可多次编程器件的半导体器件的制作方法。
技术介绍
在集成电路领域，熔丝（Fuse）是指在集成电路中形成的一些可以熔断的连接线。最初，熔丝是用于连接集成电路中的冗余电路，一旦检测发现集成电路具有缺陷，就利用熔丝修复或者取代有缺陷的电路。熔丝一般为激光熔丝（LaserFuse）和电编程熔丝（ElectricallyProgrammableFuse，以下简称E-fuse）两种。随着半导体技术的发展，E-fuse逐渐取代了激光熔丝。一般的，E-fuse可以用金属（铝、铜等）或硅制成，其通常包括阳极和阴极，以及位于阳极和阴极之间与两者相连接的细条状的熔丝。当阳极和阴极之间通过较大的瞬间电流时，熔丝被熔断。熔丝未被熔断的状态下，E-fuse处为低阻态（如电阻为R），当熔丝被熔断后的状态下，E-fuse处为高阻态（如电阻为无穷大）。由于其具有通过电流可实现低阻向高阻转化的特性，能够实现被编程的效果，E-fuse除了在冗余电路中的应用外，还具有更广泛的应用，如：内建自测（Buildinselftest，简称BIST）技术、自修复技术、一次编程（OneTimeProgram，简称OTP）芯片、片上系统（SystemOnChip，简称SoC）等等。更多E-fuse相关的信息可参考公开号为CN101300677A的中国专利申请。反熔丝是一种电子器件，通过在这种器件上施加电学压力（编程电压或者电流）将器件从不导通状态变成导通状态或者从高阻状态变成低阻状态。目前的反熔丝器件主要由上下两层导电层夹住一层介质层构成，通过在两层导电层上加足够的电压或电流改变中间介质层的状态。而现有技术中，熔丝和反熔丝的改变都是不可逆转的，且所述E-fuse只具有从低阻转向高阻的能力，所述反熔丝只具有从高阻转向低阻的能力，即两者均只具有一次被编程的能力，应用有限。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有的熔丝和反熔丝只具有一次编程能力的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种可多次编程器件，包括：熔丝和反熔丝，所述熔丝和反熔丝并联。可选的，所述熔丝具有多晶硅电可编程熔丝结构，包括阳极和阴极，以及位于阳极和阴极之间的熔丝部；所述反熔丝包括两金属电极，以及位于两金属电极之间的介质层。可选的，所述可多次编程器件形成在半导体衬底上，包括：形成在半导体衬底上的多晶硅层，所述多晶硅层构成所述多晶硅电可编程熔丝结构；形成在所述多晶硅层上方的金属层，以及与所述金属层处于同一层的层间介质层，所述金属层构成所述反熔丝金属电极，所述层间介质层构成所述反熔丝的介质层；所述熔丝的阳极和阴极与所述反熔丝的金属电极通过导电插塞相连。可选的，所述反熔丝的两金属电极为互相交错的梳状结构。可选的，所述梳状结构为横向交错。可选的，所述梳状结构为纵向交错。本专利技术还提供了一种包括上述可多次编程器件的半导体器件的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括MOS晶体管区域和熔丝区域；在所述半导体衬底上形成多晶硅层；利用光刻和刻蚀工艺处理所述多晶硅层，以在所述MOS晶体管区域的半导体衬底上形成MOS晶体管的栅极结构，在所述熔丝区域形成电可编程熔丝结构；形成接触孔，所述接触孔包括形成在MOS晶体管上的接触孔和形成在所述电可编程熔丝结构的阳极和阴极上的接触孔；在所述接触孔中填充导电材料以形成导电插塞；形成层间介质层，覆盖所述导电插塞；利用光刻和刻蚀工艺处理所述层间介质层，使得在所述MOS晶体管区域上的所述层间介质层中具有金属互连槽和在所述熔丝区域上的所述层间介质层中具有反熔丝的金属电极图形的沟槽；在所述金属互连槽和金属电极图形的沟槽中填充金属，以在所述MOS晶体管区域上形成所述MOS晶体管的第一金属层和在所述熔丝区域上形成所述反熔丝的金属电极。可选的，所述反熔丝的金属电极图形有两个，各自分别对应连接在所述电可编程熔丝结构的阳极和阴极上的导电插塞。可选的，所述反熔丝的两金属电极图形为互相交错的梳状结构。可选的，所述反熔丝的两金属电极图形为横向交错的梳状结构或纵向交错的梳状结构。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的技术方案中采用并联的熔丝和反熔丝构成的可多次编程器件，在加电压的情况下会经历从低阻到高阻再到低阻的状态变化，因而具有可多次编程的能力供电路设计人员根据需要选择应用。并且，在可选方案中，所述反熔丝的两金属电极为互相交错的梳状结构，使得在所述可多次编程器件在占用相同的有源区面积的情况下，两金属电极之间相对的面积增大，这样可以增大介质击穿所需的击穿电荷量Qbd，并且可以通过梳状结构的改变，来改变金属电极之间的相对面积，从而可以改变反熔丝的击穿条件，使它不受多晶硅熔丝的影响，以达到这种熔丝和反熔丝并联设计的目的要求。附图说明图1是本专利技术的实施方式中提供的可多次编程器件的结构的示意图。图2是本专利技术的实施方式中提供的一种具有纵向交错的梳状结构的金属电极的可多次编程器件的结构的示意图；图3是沿图2中剖面线AA'的剖视图；图4是沿图2中剖面线BB'的剖视图；图5是沿图2中位于可多次编程器件中部的剖面线CC'的剖视图；图6是本专利技术的实施方式中提供的一种具有横向交错的梳状结构的金属电极的可多次编程器件的实施方式的示意图；图7是沿图6中剖面线DD'的剖视图；图8是沿图6中剖面线EE'的剖视图；图9是沿图6中位于可多次编程器件中部的剖面线FF'的剖视图；图10是沿图6中位于可多次编程器件中部的剖面线GG'的剖视图。具体实施方式本专利技术技术方案提供一种可多次编程器件，其主要由并联的熔丝和反熔丝构成。具体的，所述熔丝包括阳极和阴极，以及位于阳极和阴极之间的熔丝部，当一个较大的电流通过所述熔丝部时，会使得所述熔丝部熔断。所述反熔丝包括两电极，和位于两电极之间的介质层。当施加电压至所述反熔丝的两极，正负电荷会分别积累到两电极，当两极的正负电荷积累到击穿电荷量Qbd，使得两极间的电压足够大的时候，所述介质层中某个点瞬间有一个电流通路而使得电流瞬间增大电阻下降，即所述介质层被击穿，使得所述反熔丝被导通。所述熔丝的阳极和反熔丝的一电极相连构成所述可多次编程器件的阳极，所述熔丝的阴极和反熔丝的另一电极相连构成所述多次可编程器件的阴极。当还未在所述多次可编程器件的阳极和阴极之间施加电压或者所施加的电压比较小时，熔丝没有被熔断，反熔丝没有被击穿时，所述可多次编程器件表现为低阻；在所述阳极和阴极之间施加电压，使得所述熔丝被熔断时，所述可多次编程器件表现为高阻；提高所施加电压，使得所述反熔丝两极上的电荷积累到使得所述反熔丝两极间的介质层被击穿，使得所述反熔丝被导通时，所述可多次编程器件再次表现为低阻。这样，所述可多次编程器件会经历从低阻到高阻再到低阻的状态变化，具有可多次编程的能力供电路设计人员根据需要选择应用。以下结合图1至图10来详细说明在本专利技术一种实施方式中所述可多次编程器件的结构。如图1所示，所述熔丝具有多晶硅电可编程熔丝结构，包括阳极11和阴极12，以及位于阳极11和阴极12之间的熔丝部10。所述反熔丝包括两金属电极32和31，以及位于两金属电极之间的介质层30。所述可多次编程器件可以形成在半导体衬底上，所述半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可多次编程器件，其特征在于，包括：熔丝和反熔丝，所述熔丝和反熔丝并联。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括MOS晶体管区域和熔丝区域；在所述半导体衬底上形成多晶硅层；利用光刻和刻蚀工艺处理所述多晶硅层，以在所述MOS晶体管区域的半导体衬底上形成MOS晶体管的栅极结构，在所述熔丝区域形成电可编程熔丝结构；形成接触孔，所述接触孔包括形成在MOS晶体管上的接触孔与形成在所述电可编程熔丝结构的阳极和阴极上的接触孔；在所述接触孔中填充导电材料以形成导电插塞；形成层间介质层，覆盖所述导电插塞；利用光刻和刻蚀工艺处理所述层间介质层，使得在所述MOS晶体管区域上的所述层间介质层中形成金属互连槽和在所述熔丝区...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖淼，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31